Orientadores: Rubens Caram, Sergio Gama / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-24T01:32:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alves_AnaPaulaRosifini_D.pdf: 14519729 bytes, checksum: ae1635a36b25e182b6f7d4662144640a (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: o emprego de ligas eutéticas solidificadas direcionalmente constitui uma alternativa interessante na construção de dispositivos e equipamentos para operar em temperaturas acima de '1000 GRAUS'. Um sistema com potencial na obtenção desses materiais estruturais é o eutético formado pelos elementos Al e Nb e que exibe as fases 'NB IND.2' 'AL' e 'AL IND.3' 'NB'. A presente investigação teve como objetivo fundamental o estudo da microestrutura de solidificação de ligas Al-Nb, eutética e próximas à composição eutética. O trabalho envolveu a elaboração de experimentos associados à pceparação e crescimento direcional dessas ligas. Numa etapa seguinte, as amostras processadas tiveram suas microestruturas caracterizadas no tocante às condições de solidificação. Foram empregadas técnicas de microscopia óptica e eletrônica de varredura, bem como de diftação de raios-x, para estudo da microestrutura cristalina, e de EDS, para determinação das composições em alguns pontos das amostras. Os resultados obtidos possibilitaram a compreensão do modo de solidificação das ligas estudadas, bem como da influênciada taxa de crescimento na microestutura de solidificação / Abstract: The manufacturing of devices to operate at high temperature requires the use of special materials, which are able to exhibit and maintain specific mechanical, physical and chemical characteristics, even beyond 'lOOO GRAUS'.The directionally solidification of eutectic alloys is a very promissor technique. It permits to produce in situ composites. The ternary systemsof Nb-Al- Ti and Nb-Al-Cr were studied by X-ray diffraction, EDS Electron Scanning Microscopy, Differential Thermal Analysis to determinate the chemical composition with specific eutectic structure. The Directional Solidification Bridgman Method was used to produce the eutectic alloys. The mechanical properties of these alloys were caracterized by hot compression and microhardness test. The oxidation resistance was also investigated. The results obtained in this work suggest that the alloys from systems Nb-Al-Ti and Nb-Al-Cr are able to work as composite materiaIs for high temperature / Doutorado / Materiais e Processos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Rubens Caram Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T23:38:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Trevisan_EduardoAntonioOliveira_M.pdf: 4842185 bytes, checksum: d3e017390fedbd2e544f109a4872170f (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: A fabricação de dispositivos para utilização em altas temperaturas requer o uso de materiais que exibam e mantenham características fisicas, mecânicas e químicas em níveis aceitáveis, mesmo em temperaturas acima de 1000°C. Uma alternativa promissora para resolução de tal problema é o emprego de ligas eutéticas solidificadasdirecionalmente, o que permite a preparação de materiais compósitos in situ. No presente trabalho, ligas dos sistemas Nb-Al-Ti e Nb-Al-Cr foram investigadas. Inicialmente, composições desses sistemas foram analisadas em relação à microestrutura de solidificação, através de técnicas metalográficas e de análisetérmica com o objetivo de identificar composições associadas a estruturas eutéticas. Em seguida, as ligas eutéticas obtidas foram solidificadasdirecionalmente através da técnica Bridgman em fomos de aquecimento indutivo. Finalmente, as amostras processadas foram caracterizadas no tocante à microestrutura, ao comportamento mecânico, em testes de compressão a quente e de dureza, e à resistência à oxidação. Os resultados obtidos indicam que ligas do sistemas investigados podem ser empregados na preparação de materiais compósitos para uso em temperaturas elevadas / Abstract: The use of directionally solidified eutectic alloys represents an interesting option in producing components and equipments to be used at high temperatures, even beyond 1000°C. A potentially promising system for the manufacture of structural materiais is the eutectic based on the Al-Nb system, which involves the AlNb2 e Al3Nb phases. The main goal of this investigation was the study of eutectic and near eutectic composition alloys solidification microstructures. The work consisted of experiments on the preparation and directional growth of these alloys. Following that. the obtained samples microstructures were characterized as a . function of solidification conditions. This characterization procedure was performed by using optical and scanning electronic microscopies, as well as x-ray diffaction technique to examine the crystal structures, and, finally, EDS technique, to determine composition along the samples.The results obtained allows one to understand the solidification behavior presented by the Al-Nb alloys and the influence ofthe growth rate on the solidified microstructure / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Este trabalho é uma continuação à pesquisa e desenvolvimento de materiais para aplicação em turbinas a gás e câmaras de combustão do Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA). Diversas pesquisas já foram realizadas no DCTA permitindo desenvolver e caracterizar revestimentos, como forma de barreira térmica, para serem aplicados sobre componentes em superligas à base de níquel. Este trabalho tem como objetivo realizar a validação do banco de dados termodinâmicos do software ThermoCalc por meio da comparação de características microestruturais (como fases presentes, suas composições e quantidades) e ensaios experimentais, assim como inserir nessa plataforma dados complementares para que se possa empregar a termodinâmica computacional como ferramenta versátil, prática e de elevada confiança. Ressalta-se que as informações disponíveis nesses bancos darão subsídios para posterior seleção de revestimentos a serem utilizados na fabricação de turbinas de Motores-Foguete a Propelente Líquido (MFPL). Foram confeccionadas amostras contendo ZrO2-Nb2O5, Y2O3-Nb2O5, e ZrO2-Nb2O5-Y2O3. Realizou-se ensaios de massa específica e densidade, indentação, DTA e MEV, com os quais foi possível estabelecer a composição de 16% em mol de Y2O3 e 16% em mol de Nb2O5 como sendo as melhores concentrações de óxidos aditivos à zircônia, promovendo uma estabilização total da fase tetragonal à temperatura ambiente. A otimização dos binários ZrO2-Nb2O5 e Y2O3-Nb2O5 foi concluída, mostrando-se adequada e coerente com os resultados reportados na literatura. O trabalho é inovador e complexo, contudo, com o conhecimento adquirido até então, é possível realizar uma primeira seleção, com qualidade, dos materiais para revestimentos.

Orientador: Marcelo dos Santos Pereira / Banca: Antonio Jorge Abdalla / Banca: Rafael Humberto Mota de Siqueira / Resumo: A proposta deste trabalho foi estudar o comportamento de uma liga de alta resistência com baixo carbono, contendo aproximadamente 1%Cr que seja resistente à ambiente corrosivo por H2S, em relação à um processo de tratamento térmico indutivo em tubos soldados pelo processo HFIW (High Frequency Induction Welding), para obtenção de propriedades mecânicas em cumprimento a norma API5CT grau L80-1. A adição de níveis acima de 0,5% Cr incrementa a resistência à corrosão por CO2, porém, pode reduzir a resistência à corrosão por H2S; o que exigiu avaliação e controle de tamanho de grãos austeníticos refinados durante tratamento térmico e posterior ensaio de corrosão à trincas por SSC (Sulfide Stress Cracking). A liga estudada com 0.22%C, 0.85%Cr, 0.05Mo, 0.40%Mn e boro; foi comparada com uma liga convencional sem adição de cromo com 0.25%C, 1.2%Mn. No tratamento térmico indutivo, foram utilizados tubos com pontas previamente forjadas para aumento da espessura, no qual, o diâmetro externo nas pontas dos tubos é maior do que no restante do tubo, mas o diâmetro interno é o mesmo. A dureza após têmpera da liga 1%Cr foi menor que a encontrada na liga convencional, em praticamente todo o tubo, devido a menor quantidade de carbono. Porém em algumas regiões das pontas, a dureza após têmpera foi maior, devido à maior temperabilidade pela presença de boro; o que mostrou maior homogeneidade estrutural da liga temperada com 1%Cr. Durante revenimento para obtenção das propriedades mecânicas do gra... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The purpose of this work was to study a low carbon high strength alloy containing 1% Cr corrosion resistance in H2S environment, in relation to an inductive heat treatment process in welded pipes in HFIW (High frequency Induction Welding) process, to obtain mechanical properties according to API5CT L80-1 grade. The addition of levels above 0.5% Cr increases the resistance to corrosion by CO2; but may reduce the resistance to H2S corrosion; which required evaluation and control of refined austenitic grain size during heat treatment and subsequent Sulfide Stress Cracking corrosion tests. The alloy studied was 0.22% C 0.85% Cr, 0.05Mo, 0.40% Mn and boron; was compared with a conventional alloy without addition of chromium with 0.25% C 1.2% Mn with residual boron and molybdenum. In the inductive heat treatment, pipes with ends forged were used to increase the thickness: the external diameter at the ends of the pipes is larger than in the rest of the pipe, but the internal diameter is the same. The hardness after quenching of the 1% Cr alloy was lower in practically every part of the pipe than the conventional alloy due to the lower amount of carbon, but in some regions of the ends, the hardness after quenching was higher due to higher hardenability due to the presence of boron; which showed higher structural homogeneity of the alloy quenched with 1% Cr. During tempering to obtain the mechanical properties of grade L80-1, the effect of the secondary hardening promoted by chromium and molybdenum was verified; which required high tempering temperature of 750oC compared to conventional alloy tempered at 725oC. After heat treatment and obtaining L80-1 grade, the samples were approved in the SSC corrosion resistance test according to NACE MR0177 / Mestre

Orientador: Manoel Cleber de Sampaio Alves / Resumo: A superliga de níquel VAT 32® foi desenvolvida como um substituto da liga UNS N07751 (Inconel 151) na fabricação de válvulas automotivas para motores de combustão interna de alto desempenho. A formação de carbonetos de nióbio confere a esta liga elevada resistência ao desgaste, desejada na aplicação em válvulas automotivas, criando-se, porém, uma maior dificuldade na usinagem deste material. Este trabalho estudou o torneamento da liga VAT 32® com quatro tipos de ferramentas de corte. São elas insertos de metal duro com diferentes revestimentos, Ti(C,N) + Al2O3 pelo processo de deposição química de vapor (chemical vapor deposition – CVD), e revestimento de Ti-Al-Si-N pelo processo de deposição física de vapor (physical vapor deposition – PVD), pastilhas de nitreto cúbico de boro (cBN) e pastilhas experimentais de Al2O3 + MgO. Através do método de Taguchi de planejamento experimental, foram obtidas as combinações e os efeitos principais dos parâmetros velocidade de corte, avanço da ferramenta, profundidade de usinagem e tipo de lubrificação (seco ou em abundância) para otimizar cada uma das variáveis respostas, sendo elas potência de usinagem, desgaste das ferramentas, qualidade superficial das peças usinadas, e os sinais de emissão acústica e vibração do processo. Foram obtidos também, através da análise da razão sinal-ruído (S/N) de Taguchi, a composição dos parâmetros de corte em que o processo apresentou menor variabilidade das características de qualidade, o chamado proces... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: VAT 32® is a nickel based super alloy developed to substitute UNS N07751 alloy in production of automotive valves for high performance internal combustion engines. The formation of niobium carbides gives to this alloy a high resistance to wear, desired in the application in automotive valves, creating however, a greater difficulty in the machining of this material. This thesis aimed the study of VAT 32® turning with four different cutting tools. The tested tools were Ti(C,N)+Al2O3 coated by chemical vapor deposition (CVD) carbide inserts, Ti-Al-Si-N coated by physical vapor deposition (PVD) carbide inserts, cubic boron nitrite (cBN) inserts and experimental Al2O3+MgO ceramic inserts. Optimal combination of the cutting parameters and main effects of the factors speed of cutting, tool feed, depth of cutting and lubrication condition (dry and abundant) in turning of VAT 32® were found using Taguchi’s method as a design of experiment (DOE). The analyzed response variables were machining power, tool wear, surface quality of the machined pieces, chips format and acoustic emission and vibration signals of the process. It was also obtained in this work the robust process with the analysis of signal to noise ratio (S/N) where cutting parameters for smaller process variability were found. Finally, the multi-objective optimization method called Grey Relational Analysis (GRA) was used to find optimal cutting conditions for each tested tools. These optimal conditions were used in a tool l... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Esta proposta de trabalho de mestrado tem como objetivo estudar o comportamento em fluência da superliga Inconel 718. A liga foi submetida a ensaios de fluência na modalidade de carga constante, nas temperaturas de 650, 675 e 700C. A faixa de tensão utilizada foi determinada por ensaio de tração a quente e variou de 625 a 814 MPa. Deve ser ressaltado que estudos completos de ensaio de fluência da superliga Inconel 718 são escassos na literatura. O presente projeto é inovador, permitindo o conhecimento mais detalhado da superliga Inconel 718. Foram obtidos conjuntos de curvas e parâmetros experimentais relativos às regiões primária, secundária e terciária, em função das tensões e temperaturas aplicadas. Foram avaliados a ductilidade, a taxa de fluência estacionária e o tempo de vida. A caracterização microestrutural, com o emprego da técnica de microscopia eletrônica de varredura, foi uma ferramenta valiosa para a compreensão dos mecanismos de fluência. Foram realizados ensaios de tração a quente, a fim de se determinar as propriedades mecânicas da superliga nas temperaturas de ensaio de fluência e ensaios de oxidação, a fim de se analisar a influência da formação de óxidos nos resultados dos ensaios de fluência. As técnicas de caracterização utilizadas nesse trabalho foram: microscopia eletrônica de varredura (MEV), para análise fractográfica e microestrutural; microscopia eletrônica de transmissão (MET), para análise de precipitados; difração de raios X rasante, para análise de formação de óxidos; indentaçãop Vickers. A liga apresenta comportamento típico em fluência com a presença dos três estágios de fluência. O estágio secundário foi predominante durante o ensaio; a taxa mínima de fluência apresentou aumento significativo com o aumento da tensão aplicada. A análise do valor do expoente de tensão (n=36,48527) e da energia de ativação (Qc= 512,97), sugere que o mecanismo de fluência a 650 C é o mecanismo de escalagem de discordâncias. Dependendo da temperatura de trabalho do Inconel 718, podem ocorrer dois tipos de fratura: fratura dúctil a 650 e 700C e fratura do tipo intergranular a 675C.

A busca por soluções energéticas mais eficientes e, em alguns casos, capazes de gerar autonomia nos diversos tipos de setores industriais tornou-se uma tendência mundial na atualidade. Neste cenário, as turbinas a gás são uma boa alternativa para geração de energia. Os principais componentes de uma turbina a gás são: compressor, câmara de combustão e turbina. Os materiais utilizados na entrada turbina são expostos grandes carregamentos mecânicos e a um escoamento continuo de gases, que apresenta elevadas temperaturas. Essas condições fazem com que os componentes estejam susceptíveis a falhas mecânicas. A fluência é uma dos mecanismos de falha mais comuns que reduz significativamente a vida do componente. O efeito da fluência é altamente dependente das condições de operação do motor, seu modo de operação e também dos parâmetros e detalhes de projeto da seção criticamente mais quente. O estudo de materiais que apresentam boa resistência à fluência é fundamental o projeto tanto aerotermodinâmico quanto o estrutural; por esse motivo, o objetivo deste trabalho é estudar a superliga Inconel 718, nos seus aspectos de análise metalúrgica, para aplicação em turbinas a gás.

Os oligossilsesquioxanos (OS) são estruturas oligoméricas de silsesquioxanos (fórmula unitária RSiO3/2) Materiais com comportamento adequado em temperaturas elevadas e ambientes agressivos tornaram-se uma necessidade científica e tecnológica nos dias de hoje. Estudos têm sido realizados, independentemente de objetivos comerciais, para o aprimoramento na obtenção de novas ligas e, em particular, para a reavaliação de ligas comerciais já existentes, por meio da aquisição de dados em condições de maior severidade. Superligas à base de níquel são conhecidas desde a década de 1930, e utilizadas principalmente em aplicações aeroespaciais. Estas aplicações requerem um material com elevada resistência mecânica, boa resistência à fadiga e à fluência, boa resistência à corrosão e capacidade de operar continuamente em elevadas temperaturas. Neste trabalho de mestrado estudou-se o comportamento em fluência da superliga Inconel 718 antes e após o duplo envelhecimento. Inicialmente foi realizado tratamento de solução sólida a 1095C por 1 hora, seguido de tratamento de duplo envelhecimento a 955C/1 h - 720C/6,5 h+720C/1,5 h + 620C/8 h. A liga foi submetida a ensaios de fluência na modalidade de carga constante, nas temperaturas de 650, 675 e 700C. A faixa de tensão utilizada foi determinada por ensaio de tração a quente. O tratamento térmico de duplo envelhecimento promoveu aumento do tamanho de grão (de 8,20 para 7,23 ASTM) e aumento da dureza em aproximadamente 98%. Os resultados dos ensaios de fluência indicaram que há aumento da resistência a fluência após o tratamento de duplo envelhecimento. Os mecanismos de fratura para a condição CR são do tipo dúctil por coalescência de microcavidades, e fratura do tipo mista. Já na condição DE as fraturas apresentaram aspecto do tipo frágil intergranular.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-11-08Bitstream added on 2014-06-13T20:55:52Z : No. of bitstreams: 1 000732516.pdf: 6219966 bytes, checksum: ec07d6ad8f13215da49caa548d237077 (MD5) / A propostadopresente trabalho é desenvolver tubos ARBL contendo 1%Cr e 0,2%Mo fabricados pelo processoERW/HF segundo a norma API 5CT grau T95, sendoeste grau originalmente desenvolvido para processos de fabricaçãode tubos “seamless”. Por conta disso, o presente trabalho possui um caráter inovador e oprincipal diferencial competitivo é ocusto de fabricação aliado ao alto nível de qualidade no processo soldagem e posterior tratamento térmico de têmpera e revenimento. Acomposição química do aço foi pensada de tal forma a garantir as propriedades mecânicas póstempera e revenimento pela adição de Mo, sendo este, o principal mecanismo de endurecimento, ou seja, a presença de martensita. Com isso, foi possível estabelecer níveis de 0,23%C e 0,49%Mnem massa. Adicionalmente,foi incorporado a liga níveis de 0,8%Cr a fim de garantir elevada resistência a corrosão na presença de CO2 para poços injetores. Foi utilizado o modelo de Hollomon para definir a temperatura de revenimentocomo função da propriedademecânica desejada. Para caracterizar otubo, foramrealizadostestes de tração, charpy, dureza, microdureza, microscopia ótica e MEV. A baixa variabilidade nas propriedades mecânicas mostra que o processo de tempera e revenimento foi estável, sendo este apto ao atendimento da norma API 5CT. A microscopia eletrônica de varredura identificou precipitados finos dispersos na matriz martensítica, sendo este, o mecanismo de endurecimento secundário que elevou a temperatura de revenimento conforme previsto pelo modelo de Hollomon. De face dos resultados concluímos que o tubo ARBL contendo Cr-Mo fabricado pelo processo ERW/HF atende aos requisitos da Norma API 5CT e com isso contribuirá significativamente no aumento de competividade na exploração de petróleo e gás / The purpose ofthis work isthe development ofHSLA tubes containing 1% Crand 0.2% Mo produced by the ERW/HF process according to standard API 5CT grade T95. These tubes were originally developed forseamless manufacturing processes. The present work has aninnovative character and the maincompetitive advantage is the cost ofmanufacturingcombined withthe high level of quality in welding process and subsequent heat treatment of quenchingand tempering. The chemical composition of the steel was designed in such a way to ensurethe mechanical properties after quenchingand temperingby addingMo, thisbeing themain hardenability mechanism,in other words, the presence of martensite . Thus,itwas possible toestablish levelsof 0.23%Cand 0.49% Mn byweight. Additionally, levelsof 0.8%Cr were incorporatedto ensurecorrosionresistance inthe presence of CO2 in injection wells. Hollomon model was usedto set the tempering temperatureas a functionofthe aim mechanical property. To characterize the tube, thefollow tests were performed, tensile, Charpy, hardness, microhardness, optical microscopy and SEM. The low variability in the mechanical properties shows that the quench and tempering process was stable, which is able to meet the standard API 5CT. The scanning electron microscopy identified fine precipitates dispersed in a martensitic matrix, this being the mechanism of secondary hardening which raised the tempering temperature as provided by Hollomon model. In view of the results we conclude that the HSLA tube containing Cr - Mo manufactured by the process ERW / HF meets the requirements of Standard API 5CT and thereby contribute significantly in increasing competitiveness in the oil and gas exploration

Submitted by Morgana Andrade (morgana.andrade@ufes.br) on 2016-03-22T16:48:01Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação Renato Leão Tauffer.pdf: 6752454 bytes, checksum: 5e5dff46b7f062b182dbfcf0f62db111 (MD5) / Approved for entry into archive by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2016-03-23T14:38:46Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação Renato Leão Tauffer.pdf: 6752454 bytes, checksum: 5e5dff46b7f062b182dbfcf0f62db111 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-23T14:38:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação Renato Leão Tauffer.pdf: 6752454 bytes, checksum: 5e5dff46b7f062b182dbfcf0f62db111 (MD5) / CAPES / O coeficiente de atrito e o desgaste nas superligas de cobalto são fortemente influenciados pela transformação de fase de CFC para HC que ocorre devido ao trabalho mecânico, conforme já reportado pela literatura. Após essa transformação, os valores de μ costumam se situar na faixa de 0,15 a 0,20. Este trabalho apresenta o comportamento do atrito e do desgaste em um ensaio de deslizamento sem lubrificação utilizando uma configuração pino-disco, sendo o pino feito de aço inoxidável supermartensítico e o disco de uma superliga de cobalto fundida, num tribômetro PLINT TE67. Os ensaios foram conduzidos em temperatura ambiente, com uma velocidade e variando-se a carga normal de deslizamento entre 5 e 500 N. O coeficiente de atrito e o potencial elétrico de contato foram monitorados durante os ensaios. Utilizou-se a MEV e a perfilometria 3D para caracterizar o volume e o mecanismo de desgaste. Para as cargas de 350, 400 e 450 N, após atingir condições de regime estacionário, um valor de coeficiente de atrito não usual (μ<0,01) e uma baixa taxa de desgaste foram encontradas. A análise da difração de raios-X revelou a presença de transformação de fases. / It has been reported in the literature that the wear and the friction coefficient (μ) in sliding wear tests of cobalt-base alloys is strongly influenced by the phase transformation (FCC to HCP) that takes place in these alloys due to mechanical work. Usually the values of μ, after the transformation, are in the range of 0.15-0.20. The present work reports the behavior of friction and wear for the unlubricated sliding of a supermartensitic stainless steel pin on an as-cast Co-base superalloy disk, using a PLINT TE-67 tribometer. The tests were conducted at room temperature, using a single sliding speed and varying the normal load (5-500 N). The coefficient of friction and the contact potential were monitored during the tests. Scanning electron microscopy (SEM) and 3D profilometry were used to characterize the wear volume and wear mechanisms. For loads ranging from 350 to 450 N, after achieving steady-state conditions, an unusual very low friction coefficient (μ<0.01) and low wear rate were found. The X-ray diffraction analysis on the wear track revealed the mentioned transformation.